高温合金GH4169的动态再结晶和组织演化机制

应用Gleeble热模拟技术、EBSD、SEM和OM系统地研究了高温合金GH4169在温度为1000～1150℃、应变速率为0.01～1 s^-1条件下变形的动态再结晶机制和组织演变规律。结果表明：在1000～1150℃、应变速率为0.01～1 s^-1条件下高温合金GH4169的变形抗力最高可达400 MPa;基于动态材料模型绘制出此合金的功率耗散图和流变失稳图,得到了该合金优化的加工区间变形参数为1020～1070℃和0.03～0.63 s^-1。分析GH4169在变形过程中动态再结晶演化规律,明确了动态再结晶晶粒以在原奥氏体晶界处的非连续动态再结晶为主,连续动态再结晶以亚晶持续旋转机制形核。还确定了Σ3ⁿ非共格孪晶界演变规律,动态再结晶晶粒的体积分数比越大晶粒越细小Σ3晶界密度越高,动态再结晶晶粒的长大优先于Σ3ⁿ非共格孪晶界的形成。     

退火工艺对3003铝合金板微观组织与力学性能的影响

研究了退火工艺对3003铝合金板微观组织与力学性能的影响。试验结果表明,3003铝合金板退火后第二相粒子主要为Al₆(Mn, Fe)、Al₆Mn以及在位错或者亚晶界等缺陷处形成的α-Al(Fe, Mn)Si相。随退火温度升高和保温时间延长,第二相粒子发生粗化,并出现了少量的弥散第二相。当退火温度为450 ℃时,第二相又重新固溶到基体。随退火温度升高,3003铝合金板硬度稳定在31.0 HV0.5 左右,抗拉强度整体上呈下降趋势,伸长率呈增加趋势。     

核电用高温合金Inconel 617B高温变形本构模型

传统的Arrhenius本构模型因对流变应力的预测精度较低而存在局限性。通过应变量补偿构建高温合金Inconel 617B的唯象型本构模型,同时构建合金的BP人工神经网络（Back propagation-artificial neural network,BP-ANN）型本构模型。结果表明：合金的流变应力对变形温度、变形速率和应变量较为敏感。唯象型本构模型预测流变应力的相对误差δ为9.020%,相关系数R为0.981 4;而BP-ANN型本构模型（最佳结构确定为3×20×1）预测结果的相对误差仅为1.527%,R达到0.998 9,可更加准确地预测Inconel 617B的流变应力。说明BP-ANN构建本构模型可提高预测精度,更为合理地描述Inconel 617B高温合金的流变应力与变形参数间的本构关系。     

核电装备用奥氏体不锈钢的高温本构模型及动态再结晶

采用热模拟压缩实验研究核电装备用316L奥氏体不锈钢在变形温度为900～1 100℃、应变速率为0.01～5 s~(-1)时的高温变形行为。根据压缩实验数据绘制流变应力曲线;基于Arrhenius关系并考虑应变量因素,建立耦合应变量因素的改进型本构方程;结合光学显微镜(OM)观察材料变形过程中微观组织的特征;根据加工硬化率-流动应力曲线确定316L不锈钢的动态再结晶临界应变并基于Avrami方程建立其动态再结晶体积分数模型。结果表明:在316L不锈钢热变形过程中,较低的温度和较快的应变速率对应的流变应力也较大;耦合应变量因素的本构模型预测316L不锈钢的流变应力,预测值与实验值的相关系数为0.986 88,平均相对误差仅4.6%,该模型能较好地预测316L不锈钢在热变形过程中的变形抗力。316L不锈钢易在高温、低速的加工条件下发生动态再结晶行为,其动态再结晶体积分数与应变呈S形变化。该模型所得的预测值与实验数据之间的相关性较好,能很好地预测316L不锈钢在热加工过程中发生动态再结晶的体积分数。     

新型铝奥氏体耐热合金的高温塑性变形行为和热力工性能

新型含铝奥氏体耐热合金(AFA)进行压缩热模拟试验,使用OM和EBSD等手段研究了这种合金在950~1150℃和0.01~5 s^-1条件下的微观组织演变、建立了基于动态材料模型热加工图、分析了变形参数对合金加工性能的影响并按照不同区域组织变形的特征构建了合金的热变形机理图。结果表明：新型AFA合金的高温流变应力受到变形温度和应变速率的显著影响。在变形温度为950~1150℃和应变速率为0.18~10 s^-1条件下,这种合金易发生流变失稳。在变形温度为1050~1120℃、应变速率0.01~0.1 s^-1和变形温度1120~1150℃、应变速率10^-0.5~10^-1.5 s^-1这两个区间,这种合金发生完全动态再结晶行为且其再结晶晶粒均匀细小,功率耗散因子η达到峰值45%。新型AFA合金的热加工艺,应该优先选择再结晶区域。     

高温合金NiCr22Mo9Nb的热塑性行为与加工图研究

采用先进的热力模拟技术对高温合金NiCr22Mo9Nb合金进行热压缩试验,系统研究了合金在900~1100℃,0.01~5.00 s^-1变形条件下的热塑性行为。根据热压缩实验数据,给出不同变形参数下该合金的流变应力曲线。考虑绝热温升效应对流变应力曲线的影响,通过外推法对高应变速率曲线进行绝热温升修正,基于修正后的流变应力曲线构建该合金Arrhenius型本构模型。根据动态材料模型推导该合金在不同应变下的加工图,并分析不同变形参数下该合金的变形组织演化规律。结果表明,该合金的流变应力曲线呈现动态再结晶软化特征;在高应变速率5.00 s^-1下发生明显的绝热温升现象,并且随着变形温度的升高绝热温升效应减弱;该合金在900~1100℃时的热变形激活能为485.31k J·mol^-1;结合该合金的热加工图和不同区域变形组织特征,合金的完全再结晶区域为变形温度T=1050~1100℃、应变速率ε=0.10~0.25 s^-1,失稳区域为T=900~1100℃、ε=0.3~1.8 s^-1,建议该合金的最佳热加工窗口为完全再结晶区域。     

304和304L奥氏体不锈钢的热加工性能研究

利用Gleeble-3500热力模拟试验机分别对304与304L奥氏体不锈钢进行单道次热压缩实验,研究了材料在变形温度900～1100℃,应变速率0.01～5 s~(-1)条件下的热变形行为及组织演变规律,并基于动态材料模型(Dynamic Materials Mod-el,DMM)对比分析304与304L奥氏体不锈钢的热加工性能。结果表明:304L变形抗力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低,其流变曲线可分为加工硬化、动态回复及动态再结晶3种类型。通过构建304与304L奥氏体不锈钢的热加工图,发现当应变量为0.6时,304热加工窗口为970～1050℃、0.01～0.1 s~(-1)和1050～1100℃、0.03～1 s~(-1),并在高温低应变速率区域出现严重的流变失稳现象; 304L热加工窗口为950～1100℃、0.01～0.03 s~(-1)。对比可知304和304 L的可加工温度区间相似,但应变速率区间差异明显,合金元素含量的变化导致可加工应变速率区间向低应变速率方向移动。